基于在線課堂背景下初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

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近十年來，智能手機(jī)飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)大幅降低，2014年國家教育部下發(fā)文件，提出要在2015年前實(shí)現(xiàn)全國各地各級學(xué)校“互聯(lián)網(wǎng)”全覆蓋，自此“在線教育”的浪潮逐漸席卷，對傳統(tǒng)的課堂模式發(fā)起了挑戰(zhàn)。初中化學(xué)類課程包含著大量演示實(shí)驗(yàn)，原本就會由于實(shí)驗(yàn)儀器不足、實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間不夠、教師精力有限或部分實(shí)驗(yàn)存在一定危險(xiǎn)性等原因，導(dǎo)致效果不理想，今年更是因隔離需要，無法保證學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。然而無論對教師還是學(xué)生來說，這種情況既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐性不足可以通過技術(shù)手段盡力彌補(bǔ)，同時(shí)還能進(jìn)一步保障實(shí)驗(yàn)安全性和資源充足性。只要巧妙利用現(xiàn)代信息技術(shù)的變革，適時(shí)轉(zhuǎn)變教與學(xué)的模式，就能實(shí)現(xiàn)教育領(lǐng)域的不斷蛻變。

一、課前化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源包

在線課堂主要分為兩個部分：學(xué)生端和教師端，教師端最重要的任務(wù)就是制作學(xué)習(xí)資源包，供學(xué)生學(xué)習(xí)使用，并作為導(dǎo)入引起最初的學(xué)習(xí)興趣。線下實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師能夠結(jié)合手邊的儀器和試劑對實(shí)驗(yàn)操作和安全事項(xiàng)進(jìn)行細(xì)致講解，但改為線上后，就需要依靠資源包將儀器、試劑介紹、操作規(guī)范、安全事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)原理分析等，以圖片、動畫、視頻的形式集中呈現(xiàn)，方便學(xué)生在課前就可以自由下載、自行學(xué)習(xí)。比如在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)“NaOH溶液和鹽酸的反應(yīng)”前，教師便可以在導(dǎo)入微視頻中加入一些生活中常見的問題：為什么復(fù)方氫氧化鋁可以治療胃酸過多？為什么熟石灰可以用來處理泄露的強(qiáng)酸？為什么可以用石灰來平衡土壤的酸堿度？這幾個現(xiàn)象的共同點(diǎn)是什么？隨后，使用ipad 等設(shè)備錄制微課《中和反應(yīng)》，并通過flash動畫等，從微觀層面解析酸中的氫離子和堿中的氫氧根離子生成水的動態(tài)過程，使該反應(yīng)一目了然、生動有趣。與此同時(shí)，在線課堂學(xué)生端的配合也必不可少。教師將打包好的學(xué)習(xí)資源上傳后，學(xué)生需要及時(shí)下載，認(rèn)真瀏覽，并結(jié)合資源包中的知識點(diǎn)以及設(shè)計(jì)好的問題，收集相關(guān)資料，做好預(yù)習(xí)工作。在“中和反應(yīng)”這一課中，學(xué)生需要在課前總結(jié)相關(guān)案例的知識點(diǎn)，例如胃舒平的主要化學(xué)成分為氫氧化鋁，而人體胃酸主要由鹽酸構(gòu)成，兩者一酸一堿，能夠發(fā)生中和；熟石灰即氫氧化鈣，偏堿性，可與酸發(fā)生反應(yīng)，也能夠平衡酸性土壤的酸堿度。通過生活化案例，學(xué)生預(yù)先對中和反應(yīng)形成了初步了解，在后續(xù)的原理分析以及實(shí)際操作中會更加自如。

二、可交互的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

化學(xué)學(xué)科實(shí)踐性強(qiáng)，需要親自動手、反復(fù)練習(xí)才能熟練掌握其中所包含的知識，許多教育工作者嘗試?yán)脭?shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具體來說，就是在計(jì)算機(jī)平臺的使用基礎(chǔ)上，依靠真實(shí)實(shí)驗(yàn)來完成的實(shí)驗(yàn)，包括虛擬實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境、借助傳感器的實(shí)驗(yàn)以及多媒體呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，沉浸度高、交互性強(qiáng)、不受時(shí)空限制也無須考慮實(shí)驗(yàn)試劑和儀器的損耗，這也是彌補(bǔ)線上授課實(shí)踐性不足的主要途徑。其中，虛擬實(shí)驗(yàn)練習(xí)還能依據(jù)學(xué)生不同需求切換不同模式，如實(shí)驗(yàn)演示模式、含提示模式、不含提示模式以及測試模式，可以滿足學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)流程完整演示、分步操作以及自我檢測等不同需要。依舊以“NaOH溶液和鹽酸的反應(yīng)”這一實(shí)驗(yàn)為例，虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境將在屏幕上呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需要的儀器和試劑，如燒杯、數(shù)字溫度計(jì)、NaOH 溶液、酚酞以及鹽酸。學(xué)生點(diǎn)擊裝有NaOH溶液的燒杯和酚酞，就能向燒杯中滴入酚酞，NaOH 溶液變紅，而隨著鹽酸的逐漸加入，紅色溶液逐漸變淺，最終呈現(xiàn)無色。且在溶液變色之際，使用溫度計(jì)靠近會發(fā)現(xiàn)溫度不斷升高，說明該反應(yīng)放熱。再向無色溶液中重新滴入NaOH，溶液再度變回紅色，說明溶液中的酚酞沒有發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的是鹽酸和NaOH溶液，酚酞在整個實(shí)驗(yàn)過程中起到將反應(yīng)明顯化的對照作用。雖然學(xué)生沒有親自觸碰儀器和試劑，但虛擬實(shí)驗(yàn)的高仿真性能在一定程度上補(bǔ)充學(xué)生的體驗(yàn)感，同時(shí)還能避免學(xué)生因操作漏洞導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不成功。當(dāng)然，虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境對于技術(shù)的要求更高，需要耗費(fèi)更多精力進(jìn)行開發(fā)，以保證學(xué)生獲得最貼近真實(shí)的體驗(yàn)感。

三、個性化探究交流空間

以往線下學(xué)生在實(shí)施實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，教師可以在實(shí)驗(yàn)室里走動巡視，觀察各個學(xué)生的操作情況，并及時(shí)糾正問題。而在線課堂所能提供的替代性虛擬實(shí)驗(yàn)，則要以更多方式保證交流及反饋。一方面，在線課堂教師端必須能夠全面監(jiān)測到學(xué)生各自的操作屏幕，掌握好每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，并根據(jù)不同情況提供針對性指導(dǎo)。另一方面，在線課堂也需要提供公共交流討論區(qū)域，促進(jìn)學(xué)生通過即時(shí)通信，在評論區(qū)與同學(xué)或教師進(jìn)行溝通，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂更加高效。比如，在“NaOH溶液和鹽酸的反應(yīng)”這一實(shí)驗(yàn)中，不少學(xué)生在自主學(xué)習(xí)時(shí)不太能理解加入酚酞的作用，即使學(xué)習(xí)資料中備注了酚酞的作用是使現(xiàn)象明顯化，但部分學(xué)生依舊無法理解為什么再度加入NaOH 后溶液變色就說明只和鹽酸發(fā)生了反應(yīng)，無法理解從這個現(xiàn)象到結(jié)論之間的邏輯關(guān)系。資料包和微課由于傳播符號的限制，始終無法取代人際溝通交流。在線課堂學(xué)生端還提供了討論區(qū)、即時(shí)通訊等，便于學(xué)生在組內(nèi)及時(shí)提出質(zhì)疑、交換感受、溝通看法、互相糾錯以及查漏補(bǔ)缺。

在線課堂雖然被認(rèn)為是教學(xué)的重大技術(shù)變革，但仍存在諸多技術(shù)問題，虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際操作之間的差距如何填補(bǔ)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師指導(dǎo)性如何有機(jī)結(jié)合等，都還需要教師和學(xué)生擁有對信息技術(shù)更高的駕馭能力。